ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL TASARIMI 6. SINIF FEN VE TEKNOLOJĐ DERSĐ ÜNĐTE : 6 KONU : ISI VE ISI YALITIMI ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI Dersin Sorumlusu; Prof. Dr. Đnci MORGĐL Hazırlayan; ÖMER ÇOPUR ANKARA, 2008 1
2
ISI YALITIMI Karlarla kaplı kutup bölgelerinde insanlar, kardan yaptıkları iglo adı verilen evlerde yaşamaktadırlar.dışarıda sıcaklık ortalama 70 0 C iken bu insanlar, igloların içinde bir mum yakarak nasıl üşümeden kalabiliyorlar? Kar üzerinde duran minik kuşun resmine bakalım. Bu kuş vücut sıcaklığını nasıl koruyor? Kuşa yakından baktığımızda tüylerin kabarmış kabarmış olduğunu görürüz. Sizce bu kuşun tüylerinin kabarması ısı kaybına nasıl engel oluyor? Kutup ayıları kalın kürkleri sayesinde çok soğuk ortamlarda bile vücut sıcaklıklarını korurlar. Kışın giydiğimiz kıyafetlerin pamuk, yün ve kuş tüyü gibi malzemelerden yapılmasını tercih ederiz. Tüylü malzemelerin ısı yalıtımını sağlama sebebi ne olabilir? Yaşadığımız ortamda belirli sıcaklıklarda tutmamız gereken maddeler var mı? Örneğin; dondurmayı ve gazlı içecekleri bulundukları ortama göre soğuk, çayı ve çorbayı ise sıcak tüketmeyi tercih ederiz.bu maddelerin bulunduğumuz ortamda daha uzun süre sıcak veya soğuk kalması için neler yapabiliriz? Yapacağımız bir etkinlikle anlamaya çalışalım. HANGĐ BARDAĞI TERCĐH EDERSĐNĐZ Sıcak çayı soğumadan hemen içmek istiyoruz ve aynı zamanda çay koyduğumuz bardağı kulpuna dokunmadan tuttuğumuzda elimizin yanmamasını istiyoruz.bunun için hangi bardağı tercih etmeliyiz?tahmin edelim.seçimimizin sebebini açıklayalım. Araç ve gereçler: Porselen fincan,cam fincan,plastik köpük bardak,kağıt bardak,metal bardak (metal termos kapağı ), Sıcak çay,plastik bardak Bardakların hepsine sıcak çay dolduralım. -Hangi bardağı rahatlıkla tutabiliriz? -Hangi bardakta bulunan çay daha geç soğur? -Bardaklarda bulunan çayın farklı sürelerde soğumasının sebebi ne olabilir? Çayı en geç soğutan bardağın özelliğini araştıralım. Bu bardaktaki çayın diğerlerine göre neden geç soğuduğunu sınıfta sunalım.bu tür malzemeleri hangi tür gıda maddelerinin sıcaklığını uzun süre koruması için kullanabiliriz? 3
Bardaklara aynı sıcaklıkta çay koymamıza rağmen, bir süre sonra bardaktaki çayların sıcaklıklarının aynı olmadığını fark ettik. Çünkü bazı bardaklar ısıyı iyi iletmeyip ısının dış ortama yatılmasını geciktirmiştir. Böylece bu bardaktaki çay daha uzun süre sıcak kalmıştır. Ev ya da iş yerlerimize lokantalardan sipariş verdiğimiz yemekler resimdeki gibi plastik köpükten yapılmış tabaklarla gelir.çünkü plastik köpük ısıyı iyi iletmez, bu da yemeğin daha uzun süre sıcak kalkmasını sağlar. Isıyı iyi iletmeyen maddeler yalıtkan madde olarak adlandırılır. Isı akışını yavaşlatmak istediğimiz durumlarda plastik, tahta gibi yalıtkan maddeleri kullanarak yalıtımı sağlarız. Yalıtım için kullanılan malzemelerin bazılarının yapısında hava bulunur. Örneğin; kışlık kıyafetlerin,battaniyelerin ve bina yalıtım malzemelerinin yapısında hava vardır. Hava ısı akışını nasıl yavaşlatıyor olabilir? Hava iyi bir yalıtkan maddedir. Çünkü havayı oluşturan tanecikler arasında oldukca fazla boşluk vardır. Bundan dolayı bu tanecikler arasındaki ısı iletimi çok yavaş olur. Plastik köpüğün yapısındaki boşluklarda hava olduğu için, içindeki çayın sıcaklığı bardağın dış yüzeyine kolaylıkla iletilemez. Bu sayede ısı yalıtımı sağlanmış olur. Bazı durumlarda ise ısı akışını daha da yavaşlatmak için havası boşatılmış yalıtım malzemeleri kullanılır. Bu boşluklar vakum olarak adlandırılır. Örneğin;termos ve çift camda vakum özelliğinden yararlanılarak ısı yalıtımı sağlanır. YALITIM MALZEMELERĐ Gıdalarımızın kısa sürede bozulmaması, su depolarındaki suyun içilebilecek sıcaklıkta olması için yalıtım malzemelerine ihtiyaç duyarız. Ayrıca kışın üşümemek,yazın sıcaktan bunalmamak için binalarımızda yalıtım malzemeleri kullanmayı tercih ederiz. Evimizde ısı yalıtımınız yoksa yazın ter dökmeye kışın üşümeye mahkumuz. Çünkü ısı yalıtımı, sadece soğuktan değil, insanları aşırı yaz sıcaklarından korumayı amaçlayan bir uygulamadır. BĐNALARDA ISI YALITIMI; * Binaların dış cephe duvarlarında, cam ve doğramalarda, çatı ve döşemelerde, * Tesisat borularında, havalandırma kanallarında, buhar iletim borularında, *Toprakla temas eden bölümlerinde, katları ayıran döşemelerde, *Garaj, depo gibi ısıtılmayan bölümlere bakan duvarlarda yapılır. 4
Ev ve iş yerlerimizi yalıtmak, onları battaniye ile sımsıkı örtmeye benzer. Yalıtım iki ortam arasında ısı alış verişini engeller.yazın evlerimizin içinin sıcaklığı dışarıya göre daha düşük olduğu için ısı akışı dış ortamdan evin içine doğru olur. Ama ısı yalıtkanlarınız varsa içiniz rahat olsun. Kışın ise durum bunun tam tersi yönünde gerçekleşir ama ısı yalıtkanları yine görev başındadır. Her yalıtım malzemesinin kullanım alanı farklıdır. Örneğin; duvarlarda,pencerelerde ve soğuk hava depolarında ya da fırınlarda kullanılan yalıtım malzemeleri birbirinden farklıdır. Diğer taraftan aynı yer için kullanabileceğimiz birden fazla yalıtım malzemesi bulunmaktadır. Verimli bir yalıtım sağlanması için kullanılacak yalıtım malzemeleri ısı akışını yavaşlatmalı, bu malzemeler çok yüksek ve çok düşük sıcaklığa maruz kaldığında özelliğini kaybet memelidir. Plastik Köpük - Strafor Yalıtım Malzemeleri Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcıdır. Kolayca alev alır Dış ve iç duvarlarda kullanılır. Uzun ömürlüdür Ahşap Yanma Özelliği Yanıcıdır. Kolayca alev alır Kullanım Alanı Dış ve iç döşemelerde kullanılır. Kullanım Ömrü Kısa ömürlüdür Asbest Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcı değildir. Boru, iç ve dış cephe, tavan kaplama Uzun ömürlüdür Taş Yünü Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcı değildir. Tavan, iç ve dış duvar. Uzun ömürlüdür 5
Katran Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcıdır. Tavan Kısa ömürlüdür Cam Yünü Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcıdır fakat zor alev alır Tavan, iç ve dış duvar, güneş paneli, tesisat borularında kullanılır. Uzun ömürlüdür Silikon Yünü Yanma Özelliği Kullanım Alanı Kullanım Ömrü Yanıcıdır fakat zor alev alır Dış çephe Uzun ömürlüdür Günlük hayatta kullandığımız yalıtım malzemeleri amacına uygun seçilmelidir. Çevreye zarar vermeyecek malzemeler tercih edilmeli, aynı zamanda bu malzemeler ekonomik açıdan da uygun olmalıdır. *Bir yalıtım malzemesini inceleyelim Poliüretan sert köpük hammaddeleri Poliüretan sert köpük, poliol ile izosiyanatın (MDI) reakiyonu sonucunda meydana gelir. Đzosiyanat gruplarının (-NCO) poliolun (OH-) gruplarıyla reaksiyona girmesi, poliüretan kimyasının esasını oluşturur. Ayrıca, poliüretan sert köpüğe istenilen ölçüde alev geciktirici özellik kazandırılması amacıyla poliol karışımına özel alev geciktirici ajanlar ve yardımcı maddeler ilave edilmektedir. 6
Isı Transferi ve Yalıtım Isı transferi üç yolla olur. 1. Kondüksiyon ya da iletim, madde veya cismin bir tarafından diğer tarafına ısının iletilmesi ile oluşan ısı transferinin bir çeşididir. Isı transferi daima yüksek sıcaklıktan, düşük sıcaklığa doğrudur. Yoğun maddeler genelde iyi iletkendirler; örneğin metaller çok iyi iletkenlerdir. 2. Konveksiyon ya da taşınım, katı yüzey ile akışkan arasında gerçekleşen ısı transferinin bir çeşididir. Akışkan içindeki akımlar vasıtası ile ısı transfer edilir. Akışkan içindeki veya akışkanla sınır yüzey arasındaki sıcaklık farklarından ve bu farkın yoğunluk üzerinde oluşturduğu etkiden doğabilmektedir. 3. Radyasyon Işıma yolu ile ısı transferi, fotonlar (elektromanyetik radyasyon) yolu ile olan ısı transferidir. Yalıtkanlar, bu ısı transfer yöntemlerindeki ısı akışlarının düşürülmesi ile yalıtım sağlar. Örneğin; ince bir köpük (strafor) tabakası konveksiyon ve kondüksiyon ile olan ısı geçişini düşürür. Yansıtıcı bir metalik film veya beyaz boya ısıl yayınımı düşürür. Bazı malzemeler bir ısı transfer yöntemi için iyi bir yalıtkandır, fakat diğeri için kötü olabilir. Örneğin, metal bir tabaka ışınım için iyi bir yalıtkandır, fakat iletim için çok kötü bir yalıtkandır. FAKĐRĐN BUZDOLABI Nijeryalı bir öğretmen meyveleri ve kolayca bozulabilecek yiyecekleri uzun süre koruyabilen son derece basit ve ucuz bir soğutucu icat ederek, büyük ödülün de sahibi oldu. Küpler kullanılarak yapılan bu soğutucunun enerji ihtiyacı yoktur. Đcat, daha şimdiden yoksul kuzey Nijerya da yaygın olarak kullanılmaya başlamış. Soğutucu, topraktan bir küp içine yerleştirilen daha küçük bir toprak küp, iki küp arasında yerleştirilen ıslak kum ve dıştaki küpün üstüne örtülen ıslak bir bez parçasından oluşuyor. Yiyecekler, içteki küpe dolduruluyor ve üstü ıslak bir bezle kapatılıyor. Dışarıdaki sıcak hava, rutubeti dıştaki küpün yüzeyine çekiyor ve nem Burada buharlaşıyor. Su buharı çevresinden ısı alarak buharlaştığından, kum ve bez ıslak tutulduğu sürece küpten dışarıya ısı veriliyor. Bu da küpün içindeki besinlerin, dışarıdaki havaya göre daha serin kalmalarını sağlıyor. Yapılan deneylerde normalde üç günde kuruyan patlıcanlar, iki küp içinde 27 gün taze kalmış. Domates ve biberlerse üç hafta süreyle tazeliklerini korumuşlar. 7
Đyi Yalıtım Tasarruf Sağlar. Kışın ısıtılan veya yazın soğutulan bir ev veya büroda, yalıtım olmazsa ısıtma ve soğutma giderleri artacaktır. Çünkü enerji kaybı ile beraber daha çok yakıt,elektrik yakılacaktır. Faturalar kabaracak cepler boşalacaktır. YALITIMINI ĐYĐ YAP, PARAN CEBĐNDE KALSIN! 8